长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法及装置的制作方法

文档序号:5399218阅读:432来源:国知局
专利名称:长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法及装置的制作方法
技术领域
本发明涉及一种长螺旋钻孔、扩底搅拌及孔中扩孔、砼灌注桩的施工成桩方法及施工装置。
背景技术
目前广泛应用的长螺旋钻孔灌注桩主要为两种桩型,一种为干螺旋钻孔灌注桩,另一种为螺旋钻具中心泵送砼灌注桩。前者缺点为只适用干作业成孔地质条件下的施工,且在一般情况下桩端都要设计在比较稳定的地层中(如砂层中),而干螺旋钻孔不能在砂层中成孔,要在塌方的孔底形成大头只能由扩底搅拌来形成,如果再要在孔壁上形成局部扩大的结构(即孔中扩孔),则要二次下钻具或挤扩装置,施工速度慢,施工成本高。后者适应的地质条件广泛,它是由砼泵通过钻具中心管向孔中泵送砼,由砼支撑孔壁不塌方,但要完成扩底搅拌和孔中扩孔也需要多次下钻具来施工。公开号是CN1600997的《砼灌注桩扩底搅拌复合地基的施工方法及施工装置》专利公开了一种砼灌注桩扩底搅拌复合地基的施工方法和扩底搅拌复合地基的施工及灌注设备,它具有适应复杂地质条件能力强、可几倍地提高单桩端承力的优点,但它的扩底搅拌装置的液压油缸直接下到桩孔中,液压油缸在桩孔中的恶劣条件下使用寿命短,易出现事故;进行孔中扩孔时,需要二次下钻具或挤扩装置,施工速度慢,施工成本高。

发明内容
本发明的目的是提供一种长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法及装置,以克服现有技术施工中进行孔中扩孔时,需要二次下钻具或挤扩装置,施工速度慢,施工成本高;以及它的扩底搅拌装置的液压油缸直接下到桩孔中,液压油缸在桩孔中的恶劣条件下使用寿命短,易出现事故的缺点。长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法,它通过下述步骤实现一、用长螺旋钻具钻桩孔至规定深度;二、将沿高度方向排布在长螺旋钻具上的若干个扩刀逐渐张开至扩刀分别插入桩孔的孔壁,同时由设置在长螺旋钻具上的注浆管向桩孔的孔底注水泥浆,这期间长螺旋钻具始终旋转;三、长螺旋钻具逐渐上提一定高度以完成位于长螺旋钻具下端的扩刀对桩孔底部的扩底搅拌和其它扩刀对桩孔的孔壁的局部扩大;四、停止注浆并收回扩刀,长螺旋钻具停止旋转;五、提出长螺旋钻具,向桩孔中插入钢筋笼20,然后灌注砼成桩。本发明的方法钻完桩孔后,不需要提出长螺旋钻具即可直接在桩孔孔壁上进行孔中扩孔(即形成局部扩大)。从而克服了现有技术施工中进行孔中扩孔时,需要二次下钻具或挤扩装置的缺陷,施工速度快,施工成本低。本发明的方法具有工艺简单、施工方便、适应复杂地质条件能力强、可提高桩承载力1.5至2倍的特点;本发明还提供了另一种长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法,它通过下述步骤实现一、用长螺旋钻具钻桩孔至规定深度;二、将沿高度方向排布在长螺旋钻具上的若干个扩刀逐渐张开至扩刀分别插入桩孔的孔壁,同时由设置在长螺旋钻具上的注浆管向桩孔的孔底注水泥浆,这期间长螺旋钻具始终旋转;三、长螺旋钻具逐渐上提一定高度以完成位于长螺旋钻具下端的扩刀对桩孔底部的扩底搅拌和其它扩刀对桩孔的孔壁的局部扩大;四、停止注浆并收回扩刀;五、通过长螺旋钻具的内部空腔向桩孔底部灌注砼;六、提出长螺旋钻具,向桩孔中插入钢筋笼20,然后砼凝固成桩。本方法的优点是适合复杂地质条件下的施工,通过长螺旋钻具的内部空腔灌注的砼,向桩孔的孔壁施加压力,能避免桩孔的孔壁塌落。
长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩装置,它包括空心的长螺旋钻杆1、钻头2、活门3、注浆管4和动力箱10,动力箱10连接在长螺旋钻杆1的上端上,注浆管4平行设置在长螺旋钻杆1的侧方并穿过长螺旋钻杆1外表面上的叶片1-1,注浆管4的上端穿入在长螺旋钻杆1的空腔内,钻头2上设置有活门3,它还包括若干个扩刀5、拉杆6、若干个滑道7、若干个铰接杆11、轴承8和两个液压缸9,若干个滑道7沿长螺旋钻杆1的高度方向分布,滑道7的一端固定在长螺旋钻杆1的外表面上的叶片1-1之间,滑道7垂直于长螺旋钻杆1,扩刀5设置在滑道7内,铰接杆11的一端铰接在扩刀5上,铰接杆11的另一端铰接在拉杆6上,拉杆6平行设置在长螺旋钻杆1的侧方并穿过长螺旋钻杆1外表面上的叶片1-1,拉杆6的上端固定在轴承8的内环上,长螺旋钻杆1的外表面上开有滑动环槽1-2,轴承8的内环套在滑动环槽1-2内,两个液压缸9对称设置在长螺旋钻杆1的两侧,轴承8的外环与液压缸9的活塞杆端部相铰接,液压缸9的上端铰接在动力箱10上。本发明的装置工作时,利用长螺旋钻杆1和钻头2钻出桩孔,然后通过两个液压缸9向上拉动拉杆6,拉杆6的运动使铰接杆11推动扩刀5在滑道7中向外滑动,扩刀5逐渐切入桩孔的孔壁,与此同时,长螺旋钻杆1继续旋转,注浆管4向桩孔的底部注水泥浆,水泥浆与桩孔底部的土体在扩刀5的搅拌下充分混合并向外侵蚀扩大,最终形成扩底桩的桩底部形状,位于长螺旋钻杆1中部的扩刀5向桩孔的孔壁挖出环空,最后砼从长螺旋钻杆1底部的活门3流出,填充桩孔。由于液压缸9设置在长螺旋钻杆1的上部,施工中不进入桩孔内,液压油缸脱离了恶劣的工作条件,使用寿命长,施工中不容易出现事故。本装置具有结构简单、工作可靠、可用一套装置一次完成钻孔、扩底搅拌和孔中扩孔的特点。


图1是本发明装置的结构示意图,图2是实施方式八中扩刀5、拉杆6、滑道7、铰接杆11和长螺旋钻杆1的连接结构示意图,图3是应用本发明方法所成的桩,其中20代表钢筋笼、21代表本发明方法进行孔中扩孔所形成的桩扩大部分、22代表砼、23代表本发明方法进行扩底搅拌所形成的桩底扩大部分。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式由如下步骤组成一、用长螺旋钻具钻桩孔至规定深度;长螺旋钻具在钻孔中时要尽量将钻削下来的碎石屑和泥土上返地面。二、将沿高度方向排布在长螺旋钻具上的若干个扩刀逐渐张开至扩刀分别插入桩孔的孔壁,同时由设置在长螺旋钻具上的注浆管向桩孔的孔底注水泥浆,这期间长螺旋钻具始终旋转;水泥浆主要由水泥和水组成,水、灰重量比一般在0.6左右,注水泥浆的压力在2Mpa左右。三、长螺旋钻具逐渐上提完成位于长螺旋钻具下端的扩刀对桩孔底部的扩底搅拌和其它扩刀对桩孔的孔壁的局部扩大;四、停止注浆并收回扩刀,长螺旋钻具停止旋转;五、提出长螺旋钻具,向桩孔中插入钢筋笼,然后灌注砼成桩。
具体实施方式
二本实施方式由如下步骤组成一、用长螺旋钻具钻桩孔至规定深度;二、将沿高度方向排布在长螺旋钻具上的若干个扩刀逐渐张开至扩刀分别插入桩孔的孔壁,同时由设置在长螺旋钻具上的注浆管向桩孔的孔底注水泥浆,这期间长螺旋钻具始终旋转;三、长螺旋钻具逐渐上提完成位于长螺旋钻具下端的扩刀对桩孔底部的扩底搅拌和其它扩刀对桩孔的孔壁的局部扩大;四、停止注浆并收回扩刀;五、通过长螺旋钻具的内部空腔向桩孔底部灌注砼;六、提出长螺旋钻具,用人工或振动装置向桩孔中插入钢筋笼20,然后砼凝固成桩。
具体实施方式
三本实施方式与实施方式二的不同点是在步骤一中长螺旋钻具在钻孔的同时通过注浆管向桩孔喷水或泥浆,泥浆由水和粘土混合均匀而成。如此设置,能把孔壁上的石屑冲刷下来并返至地面,同时孔壁表面更稳定、不容易塌落。其它步骤与实施方式二相同。
具体实施方式
四本实施方式与实施方式二的不同点是在步骤一后,通过注浆管向桩孔内注入水或泥浆,水或泥浆在桩孔内的高度高于长螺旋钻具上位置最高的扩刀。其它步骤与实施方式二相同。如此设置,在步骤二和步骤三的操作过程中,泥浆能把孔壁上的石屑置换下来,同时还能稳定孔壁表面。
具体实施方式
五本实施方式与实施方式一的不同点是在步骤五中,提出长螺旋钻具,向桩孔内填入高于桩体标号一个等级的干硬性砼,再把长螺旋钻具下入桩孔中反转,将干硬性砼压入桩孔底,提出钻具然后向桩孔中插入钢筋笼,灌注砼成桩。这样做的好处是,注入到桩孔底的水泥浆容易在上层形成含水量大的浮浆,凝固后会影响桩的质量,而加入标号高的干硬性砼后能清除孔底浮浆,提高桩的质量。其它步骤与实施方式一相同。
具体实施方式
六本实施方式与实施方式一的不同点是完成步骤一后,把长螺旋钻具提出桩孔,把长螺旋钻具的表面清理干净,然后再下入桩孔中进行步骤二的操作。如此设置,长螺旋钻具上附着的土等被清理掉,能保证桩的成分质量。其它步骤与实施方式一相同。
具体实施方式
七下面结合图1和图2具体说明本实施方式。长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩装置,它由空心的长螺旋钻杆1、钻头2、活门3、注浆管4、动力箱10、若干个扩刀5、拉杆6、若干个滑道7、若干个铰接杆11、轴承8和两个液压缸9组成,动力箱10连接在长螺旋钻杆1的上端上,给长螺旋钻杆1提供旋转的动力,注浆管4平行设置在长螺旋钻杆1的侧方并穿过长螺旋钻杆1外表面上的叶片1-1,注浆管4的上端穿入在长螺旋钻杆1的空腔内,钻头2上设置有活门3,若干个滑道7沿长螺旋钻杆1的高度方向分布,滑道7的一端固定在长螺旋钻杆1的外表面上的叶片1-1之间,滑道7垂直于长螺旋钻杆1,扩刀5设置在滑道7内,铰接杆11的一端铰接在扩刀5上,铰接杆11的另一端铰接在拉杆6上,拉杆6平行设置在长螺旋钻杆1的侧方并穿过长螺旋钻杆1外表面上的叶片1-1,拉杆6的上端固定在轴承8的内环上,长螺旋钻杆1的外表面上开有滑动环槽1-2,轴承8的内环套在滑动环槽1-2内,两个液压缸9对称设置在长螺旋钻杆1的两侧,轴承8的外环与液压缸9的活塞杆端部相铰接,液压缸9的上端铰接在动力箱10上。拉杆6可以设置为一根、两根或三根,多根拉杆6沿长螺旋钻杆1的圆周方向均匀分布,每根拉杆6的上端都与轴承8的内环相固定,每根拉杆6上都连接若干个扩刀5以控制扩刀5的伸缩。设置在长螺旋钻杆1上的多个扩刀5的间距,在干作业成孔的条件下要满足位于下方的扩刀5切削下来的碎石屑,不能由螺旋钻具输送到位于上方的扩刀5形成的扩孔中。在施工中如何向长螺旋钻杆1内输送砼以及如何向注浆管内输送浆液都属于现有技术,在授权公告号为CN1202318C的《钻孔泵灌大流动砼旋喷射浆扩底成桩方法及成桩装置》中公开得很充分,本实施方式不再详细描述,当然本实施方式在输送砼和输送浆液时不限于使用该方法和装置。
具体实施方式
八下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式七的不同点是它还包括拉弹簧19,拉弹簧19的一端固定在拉杆6的下端部上,拉弹簧19的另一端固定在钻头2的上端部上。如此设置,拉弹簧19相当于拉杆6的复位装置。其它的组成和连接关系与实施方式七相同。
具体实施方式
九下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式七的不同点是它还包括外套15、内套16和键17,轴承8的外环镶嵌在外套15的内孔中,轴承8的内环套在内套16的外表面上并与其固定,键17设置在长螺旋钻杆1的滑动环槽1-2处,内套16与长螺旋钻杆1之间通过键17形成键联接,外套15铰接在液压缸9的活塞杆端部上。如此设置,外套15、内套16和轴承8可以沿键17的长度方向滑动,内套16和轴承8的内环可以随长螺旋钻杆1旋转,工作更可靠。其它的组成和连接关系与实施方式七相同。
权利要求
1.长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法,其特征在于它通过下述步骤实现一、用长螺旋钻具钻桩孔至规定深度;二、将沿高度方向排布在长螺旋钻具上的若干个扩刀逐渐张开至扩刀分别插入桩孔的孔壁,同时由设置在长螺旋钻具上的注浆管向桩孔的孔底注水泥浆,这期间长螺旋钻具始终旋转;三、长螺旋钻具逐渐上提完成位于长螺旋钻具下端的扩刀对桩孔底部的扩底搅拌和其它扩刀对桩孔的孔壁的局部扩大;四、停止注浆并收回扩刀,长螺旋钻具停止旋转;五、提出长螺旋钻具,向桩孔中插入钢筋笼(20),然后灌注砼成桩。
2.根据权利要求1所述的长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法,其特征在于完成步骤一后,把长螺旋钻具提出桩孔,把长螺旋钻具的表面清理干净,然后再下入桩孔中进行步骤二的操作。
3.根据权利要求1所述的长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法,其特征在于在步骤五中,提出长螺旋钻具,向桩孔内填入高于桩体标号一个等级的干硬性砼,再把长螺旋钻具下入桩孔中反转,将干硬性砼压入桩孔底,提出钻具然后向桩孔中插入钢筋笼,灌注砼成桩。
4.长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法,其特征在于它通过下述步骤实现一、用长螺旋钻具钻桩孔至规定深度;二、将沿高度方向排布在长螺旋钻具上的若干个扩刀逐渐张开至扩刀分别插入桩孔的孔壁,同时由设置在长螺旋钻具上的注浆管向桩孔的孔底注水泥浆,这期间长螺旋钻具始终旋转;三、长螺旋钻具逐渐上提完成位于长螺旋钻具下端的扩刀对桩孔底部的扩底搅拌和其它扩刀对桩孔的孔壁的局部扩大;四、停止注浆并收回扩刀;五、通过长螺旋钻具的内部空腔向桩孔底部灌注砼;六、提出长螺旋钻具,向桩孔中插入钢筋笼(20),然后砼凝固成桩。
5.根据权利要求4所述的长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法,其特征在于在步骤一中长螺旋钻具在钻孔的同时通过注浆管向桩孔喷水或泥浆,泥浆由水和粘土混合均匀而成。
6.根据权利要求4所述的长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法,其特征在于在步骤一后,通过注浆管向桩孔内注入水或泥浆,水或泥浆在桩孔内的高度高于长螺旋钻具上位置最高的扩刀。
7.长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩装置,它包括空心的长螺旋钻杆(1)、钻头(2)、活门(3)、注浆管(4)和动力箱(10),动力箱(10)连接在长螺旋钻杆(1)的上端上,注浆管(4)平行设置在长螺旋钻杆(1)的侧方并穿过长螺旋钻杆(1)外表面上的叶片(1-1),注浆管(4)的上端穿入在长螺旋钻杆(1)的空腔内,钻头(2)上设置有活门(3),其特征在于它还包括若干个扩刀(5)、拉杆(6)、若干个滑道(7)、若干个铰接杆(11)、轴承(8)和两个液压缸(9),若干个滑道(7)沿长螺旋钻杆(1)的高度方向分布,滑道(7)的一端固定在长螺旋钻杆(1)的外表面上的叶片(1-1)之间,滑道(7)垂直于长螺旋钻杆(1),扩刀(5)设置在滑道(7)内,铰接杆(11)的一端铰接在扩刀(5)上,铰接杆(11)的另一端铰接在拉杆(6)上,拉杆(6)平行设置在长螺旋钻杆(1)的侧方并穿过长螺旋钻杆(1)外表面上的叶片(1-1),拉杆(6)的上端固定在轴承(8)的内环上,长螺旋钻杆(1)的外表面上开有滑动环槽(1-2),轴承(8)的内环套在滑动环槽(1-2)内,两个液压缸(9)对称设置在长螺旋钻杆(1)的两侧,轴承(8)的外环与液压缸(9)的活塞杆端部相铰接,液压缸(9)的上端铰接在动力箱(10)上。
8.根据权利要求7所述的长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩装置,其特征在于它还包括拉弹簧(19),拉弹簧(19)的一端固定在拉杆(6)的下端部上,拉弹簧(19)的另一端固定在钻头(2)的上端部上。
9.根据权利要求7所述的长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩装置,其特征在于它还包括外套(15)、内套(16)和键(17),轴承(8)的外环镶嵌在外套(15)的内孔中,轴承(8)的内环套在内套(16)的外表面上并与其固定,键(17)设置在长螺旋钻杆(1)的滑动环槽(1-2)处,内套(16)与长螺旋钻杆(1)之间通过键(17)形成键联接,外套(15)铰接在液压缸(9)的活塞杆端部上。
全文摘要
长螺旋钻孔扩底搅拌及孔中扩孔砼灌桩的成桩方法及装置,它涉及砼灌注桩的施工成桩方法及施工装置。它克服了现有技术施工中进行孔中扩孔时施工速度慢、施工成本高;以及它的扩底搅拌装置的液压油缸使用寿命短,易出现事故的缺点。它的方法是钻桩孔后长螺旋钻具上的若干个扩刀张开,分别插入桩孔的孔壁,同时注浆管向桩孔的孔底注水泥浆,提出长螺旋钻具后向桩孔中插入钢筋笼,然后灌注砼成桩。另一种方法是利用空心的长螺旋钻具向桩孔灌注砼成桩。本发明的装置由铰接在动力箱上的液压缸牵动拉杆,由铰接在扩刀与拉杆之间的铰接杆推动扩刀完成伸缩运动,完成孔中扩孔及扩底搅拌。施工速度和桩的承载力都提高了。
文档编号E21B7/00GK1814915SQ20061000974
公开日2006年8月9日 申请日期2006年2月24日 优先权日2006年2月24日
发明者翟向滨 申请人:翟向滨
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